專利名稱：一種空氣處理方法與系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種溫度、流量等參數可調節的干燥氣體供氣系統。
背景技術：
環境模擬實驗系統，人工氣候室，環境試驗艙以及綜合試驗室等均為一類為不同的裝置和設備提供模擬真實工作狀況的試驗環境系統。這些試驗環境系統都需要進行處理的空氣，而且對于空氣的各種具體參數，如溫度、濕度、壓力、流量以及潔凈度等等都有嚴格的要求。現有技術中還沒有溫度、流量和壓力均可精確調節的供氣系統。

發明內容

本發明的目的是提供一種溫度、流量等參數可精確調節的干燥空氣供氣方法與系統，用于為模擬試驗環境提供符合要求的空氣。下文中所述氣體包括空氣。為實現上述目的，本發明的方法方案是一種空氣處理方法，該方法包括溫度調節處理的步驟將氣體分為兩路，其中一路為基準氣體氣路，另一路進入升溫單元或制冷單元，經升溫單元或制冷單元處理的氣體與所述基準氣體混合以完成所述溫度調節處理。所述空氣處理方法還包括在溫度調節處理之前進行濕度調節處理由冷干機進行初步除濕和吸附式干燥機進行深度除濕。在溫度調節處理之后進行流量調節處理經溫度調節處理的氣體分為兩路，一路進入用于提供處理后氣體的供氣管路，另一路進入用于調節流量與測量流量的旁通管路；通過調節旁通管路的流量控制與測量供氣管路的流量。在溫度調節處理的步驟前后均進行減壓處理。本發明的系統方案是一種空氣處理系統，該系統包括一個溫度調節單元，該溫度調節單元包括一個用于調節與分配流量的調節閥裝置，經所述調節閥裝置的氣體分為三路，第一路連接加熱單元，第二路連連接制冷單元，第三路連接基準氣體氣路；所述加熱單元包括對加熱氣路中的氣體加熱的加熱裝置和一個連通加熱氣路的高溫氣體混合容腔，所述制冷單元包括對制冷氣路中的氣體降溫的制冷裝置和一個連通制冷氣路的低溫氣體混合容腔；所述基準氣體氣路中還設有一個用于將基準氣體選擇通入所述低溫氣體混合容腔和高溫氣體混合容腔的選通閥，該選通閥的出口分別連通所述低溫氣體混合容腔和高溫氣體混合容腔，所述低溫氣體混合容腔和高溫氣體混合容腔的均具有輸出氣體的出口。所述空氣處理系統還包括在分別處于溫度調節單元前后的濕度調節單元和流量調節單元。所述空氣處理系統還包括壓力處理單元，壓力處理單元包括在溫度調節單元之前的一級減壓閥和在溫度調節單元之后的二級減壓閥。所述加熱裝置為電加熱裝置；所述制冷裝置為至少兩個串聯設置的制冷機組。所述低溫氣體混合容腔和高溫氣體混合容腔的腔體中設有用于使氣體充分混合的至少兩級布風板。
所述流量調節單元包括一個流量調節單元入口調節閥，所述流量調節單元入口調節閥的一個出口連接供氣管路，另一個出口連接用于調節流量與測量流量的旁通管路。本發明采用不同溫度狀態空氣混合的方法，實現空氣溫度的精確調節；系統簡單，調節方便。


圖I是本發明的系統框 圖2是本發明的溫度調節單元框 圖3是一個溫度調節單元具體結構圖；
圖4是流量調節單元結構 圖5是高溫(低溫)氣體混合容腔結構 圖6是布風板示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做進一步詳細的說明。方法實施例 一種空氣處理方法，步驟如下a、首先對壓縮氣體進行干燥處理；b、對干燥處理后的氣體進行溫度調節處理；所述溫度調節處理包括將所述干燥處理后的氣體分為兩路，其中一路為基準氣體，另一路進入升溫單元或制冷單元，經升溫單元或制冷單元處理的氣體與所述基準氣體混合以完成所述溫度調節處理。C、對溫度調節處理后的氣體進行流量調節處理；該方法還包括壓力調節處理，壓力調節處理包括在b步驟前后均進行減壓處理。濕度調節處理包括由冷干機進行初步除濕和吸附式干燥機進行深度除濕。流量調節處理包括經溫度調節處理的氣體分為兩路，一路進入用于提供處理后氣體的供氣管路，另一路進入用于調節流量與測量流量的旁通管路；通過調節旁通管路的流量控制與測量供氣管路的流量。在整個調節過程中，氣源的供氣量保持不變。系統實施例
如圖I所示的一種空氣處理系統，該系統包括順次連接的濕度調節單元、溫度調節單元和流量調節單元。本發明的溫度調節單元如圖2所示，包括一個用于調節與分配流量的調節閥裝置，經所述調節閥裝置的氣體分為三路，第一路連接加熱單元，第二路連連接制冷單元，第三路連接基準氣體氣路；所述加熱單元包括對加熱氣路中的氣體加熱的加熱裝置和一個連通加熱氣路的高溫氣體混合容腔，所述制冷單元包括對制冷氣路中的氣體降溫的制冷裝置和一個連通制冷氣路的低溫氣體混合容腔；所述基準氣體氣路中還設有一個用于將基準氣體選擇通入所述低溫氣體混合容腔和高溫氣體混合容腔的選通閥，該選通閥的出口分別連通所述低溫氣體混合容腔和高溫氣體混合容腔,所述低溫氣體混合容腔和高溫氣體混合容腔的均具有輸出氣體的出口。具體的結構如圖3所示，包括一個溫度調節單元入口調節閥1，以及加熱單元和制冷單元；制冷單元包括在處于制冷管路上的至少一個制冷機組和一個低溫氣體混合容腔，經制冷機組制冷后的氣體通入所述低溫氣體混合容腔；加熱單元包括處于加熱管路上的第一空氣加熱器和一個高溫氣體混合容腔，經第一空氣加熱器加熱的氣體通入高溫氣體混合容腔；溫度調節單元入口調節閥I的一個出口分別兩路，分別連接制冷管路和加熱管路，另一個出口也分為兩路，(通過閥8、9)連接低溫氣體混合容腔和所述高溫氣體混合容腔；所述低溫氣體混合容腔或高溫氣體混合容腔的出口連接到所述流量調節單元入口。本發明的空氣處理系統的濕度調節單元具體介紹如下設置兩級除濕設備。冷凍干燥機僅能實現氣體在_20°C時無露點的除濕能力，而通過增加一級再生吸附干燥機實現氣體在_45°C時無露點的指標，可以滿足系統設計要求的濕度指標。本發明系統的溫度調節單元具體介紹如下溫度調控擬采取標準氣體和常溫氣體或者高溫氣體混合的方法。如圖3，主要由溫度調節單元入口調節閥1，制冷機組，第一空氣加熱器，低溫氣體混合容腔和高溫氣體混合容腔組成。制冷機組采用三個串聯布置的壓縮式制冷機，第一級制冷機使空氣由Tm降低到10°C ;第二級制冷機使空氣由KTC降低到-10°C ;第三級制冷機使空氣由-10°C降低到-25°C ;三個制冷機既可單獨工作，也可聯合工作，所制備的低溫氣體與基準氣體混合獲得溫度范圍為TnT-25°C的氣體。空氣加熱器 可空氣溫度升高到100°C ;所制備的高溫氣體與基準氣體混合獲得溫度范圍為TnTlOOt^A氣體。低溫和高溫氣體混合容腔可以實現氣體溫度的精確調節,低溫氣體混合容腔的氣體來自制冷機組和基準氣體，高溫氣體混合容腔的氣體來自空氣加熱器和基準氣體。由能量守恒與質量守恒方程，根據供氣流量Qm、溫度T要求，計算出混合時兩種已知溫度的氣體質量流量，這兩種氣體按照計算出的質量流量比在混合容腔內混合，可實現供氣流量Qm、溫度T要求。本發明系統的壓力調節單元主要由兩級減壓閥和精密減壓閥組成。第一級安裝在濕度調節單元之后，第二級安裝在溫度調節單元之后，精密減壓閥則安裝在進入模擬艙之前。所以不僅在溫度調節處理的步驟前后均進行減壓處理，而且在可以進入模擬艙之前再次進行減壓處理，該單元的主要功能是精確調節系統的沿程氣體壓力和最終的使用壓力。本發明系統的流量調節單元由流量調節單元入口調節閥(三通調節閥)14和旁通管路組成。由于系統要求進入模擬艙的氣體流量分四級，對應每一級有一個最大流量，為了實現每一級流量的連續可調，設置流量調節閥和旁通管路。流量調節閥可以直接調節系統的流量大小，但是為了能夠對流量精確控制，流量調節閥只承擔每一級最大流量的調節，由旁通管路中設置的三根旁通管道釋放不同流量的氣體，最終獲得精確的供氣流量，氣體流量從而達到每一級流量的連續可調。由圖4可知，旁通管路由一個三通調節閥14、第二空氣加熱器、消音閥和三個流量計組成。三通調節閥14是一種分流式的調節閥，實現氣體流量在供氣管路和旁通管路上的精確分配。但是由于流量計的測量范圍難以從O流量開始計量，因此為了實現系統要求的一級0 20kg/h流量范圍，特別設計了旁通管路，并通過測量旁通管路上的流量來實現供氣管路的較低流量測量，旁通管路上的流量計(計量的氣體流量為體積流量，系統要求的質量流量可以換算到體積流量)的量程范圍應大于系統要求的最大流量。在管路上設置了空氣加熱器，把低溫氣體加熱到環境溫度之后，排出管道，防止腐蝕管路，另外設置了消音閥，降低系統噪音。三根旁通管路中兩個有流量傳感器的管路為測量管路，這兩個流量傳感器的流量測量范圍分別對應四級流量中的前后兩級，其中無流量傳感器的一段管路是保護流量傳感器設置的，在測量前先打開無流量傳感器的管路，再逐漸打開測量管路，防止氣流沖擊損壞流量傳感器，一旦測量開始，再逐漸關閉無流量傳感器的管路。為了實現氣體調節系統的氣體溫度、濕度、壓力和流量的自動調節，需要通過檢測單元完成系統要求控制的參數的在線檢測。系統主要依靠檢測單元采集溫度、壓力和流量信號，測試信號采集完畢后，送入計算機控制系統，完成在線監測，通過計算機的分析，輸出控制信號操縱執行器，實現系統各單元環節之間的閉環調節，從而實現壓力、溫度、流量的自動控制。系統中的檢測單元包括系統中設置各種溫度、壓力、流量傳感器等，如圖I中，溫度調節單元前后的溫度傳感器A、壓力傳感器A、流量傳感器A和溫度傳感器B、壓力傳感器B，流量調節單元之后的穩定傳感器C、壓力傳感器C、流量傳感器B ;圖3溫度調節單元中流量計2，各制冷機組、兩混合容腔上的流量測量傳感器；圖4供氣管路、旁通管路中的流量測量傳感器。系統的測控系統采用計算機測控系統，主要基于PC機、PLC及擴展模塊和輔助電路等外圍設備，完成系統氣體溫度、壓力、流量的信號采集、處理及實時控制。關于測控系統，可采用現有技術中成熟的測控系統，所以在此不再贅述。如圖5所示為高溫(低溫)氣體混合容腔，20,30,40為三級錯位布風板。空氣在需要混合時，分別從兩個進風口進入混合容腔，由于進入的是高壓空氣，經過三級布風板的充 分混合后可以達到要求。圖6為圖5中布風板的結構圖，三級布風板開孔率較大，且它們的孔的軸線不重合，可以將兩種不同溫度的高壓氣體充分混合。下面介紹一個具體的例子，
氣體流量20kg/h，用戶要求溫度從-25°C _100°C連續變化。空壓機提供穩定的壓縮氣體，壓縮氣體經過冷干機的初步和吸附式干燥機的深度除濕后，再經過流量和壓力的粗調節后在閥門I處分為兩路，一路為氣體的混合提供基準氣體，另一路經過流量計后再次分成兩路，一路氣體進入制冷機組實現氣體的降溫，一路氣體進入空氣加熱器實現氣體的升溫；當用戶需要_25°C—Tm的氣體時，關閉閥門10，打開閥門4，使氣體進入制冷機組中，啟動第一級制冷機組，將氣體降溫到10°C;由檢測系統發現不滿足用戶要求，啟動第二級制冷裝置，將溫度降到-io°c;同樣不能滿足要求，啟動第三級制冷裝置，將溫度降至_25°C .從制冷機組中出來的流量為Qm的氣體與流量為Qm’的基準氣體混合得到所需溫度的氣體，氣體在二級精密減壓閥處進行壓力的終調節，經過調壓的氣體通過旁通管路，由設置的三根旁通管道釋放不同流量的氣體，間接獲得精確的供氣流量；當用戶需要-Tm°C — 100°C的氣體時，關閉閥門4，打開閥門10使氣體進入空氣加熱器中將氣體加熱至100°C，從第一空氣加熱器中出來的流量為Qm”的氣體與流量為Qm”’的基準氣體在高溫混合容腔內混合得到所需的氣體，氣體在二級精密減壓閥處進行壓力的終調節，經過調壓的氣體通過旁通管路，由設置的三根旁通管道釋放不同流量的氣體，間接獲得精確的供氣流量。
權利要求
1.一種空氣處理方法，其特征在于，該方法包括溫度調節處理的步驟將氣體分為兩路，其中一路為基準氣體氣路，另一路進入升溫單元或制冷單元，經升溫單元或制冷單元處理的氣體與所述基準氣體混合以完成所述溫度調節處理。
2.根據權利要求I所述的一種空氣處理方法，其特征在于，所述空氣處理方法還包括在溫度調節處理之前進行濕度調節處理由冷干機進行初步除濕和吸附式干燥機進行深度除濕。
3.根據權利要求2所述的一種空氣處理方法，其特征在于，在溫度調節處理之后進行流量調節處理經溫度調節處理的氣體分為兩路，一路進入用于提供處理后氣體的供氣管路，另一路進入用于調節流量與測量流量的旁通管路；通過調節旁通管路的流量控制與測量供氣管路的流量。
4.根據權利要求I所述的一種空氣處理方法，其特征在于，在溫度調節處理的步驟前后均進行減壓處理。
5.一種空氣處理系統，其特征在于，該系統包括一個溫度調節單元，該溫度調節單元包括一個用于調節與分配流量的調節閥裝置，經所述調節閥裝置的氣體分為三路，第一路連接加熱單元，第二路連連接制冷單元，第三路連接基準氣體氣路；所述加熱單元包括對加熱氣路中的氣體加熱的加熱裝置和一個連通加熱氣路的高溫氣體混合容腔，所述制冷單元包括對制冷氣路中的氣體降溫的制冷裝置和一個連通制冷氣路的低溫氣體混合容腔；所述基準氣體氣路中還設有一個用于將基準氣體選擇通入所述低溫氣體混合容腔和高溫氣體混合容腔的選通閥，該選通閥的出口分別連通所述低溫氣體混合容腔和高溫氣體混合容腔，所述低溫氣體混合容腔和高溫氣體混合容腔的均具有輸出氣體的出口。
6.根據權利要求5所述的一種空氣處理系統，其特征在于，所述空氣處理系統還包括在分別處于溫度調節單元前后的濕度調節單元和流量調節單元。
7.根據權利要求6所述的一種空氣處理系統，其特征在于，所述空氣處理系統還包括壓力處理單元，壓力處理單元包括在溫度調節單元之前的一級減壓閥和在溫度調節單元之后的二級減壓閥。
8.根據權利要求5或6或7所述的一種空氣處理系統，其特征在于；所述加熱裝置為電加熱裝置；所述制冷裝置為至少兩個串聯設置的制冷機組。
9.根據權利要求6所述的一種空氣處理系統，其特征在于，所述低溫氣體混合容腔和高溫氣體混合容腔的腔體中設有用于使氣體充分混合的至少兩級布風板。
10.根據權利要求6所述的一種空氣處理系統，其特征在于，所述流量調節單元包括一個流量調節單元入口調節閥，所述流量調節單元入口調節閥的一個出口連接供氣管路，另一個出口連接用于調節流量與測量流量的旁通管路。
全文摘要
本發明的目的是提供一種空氣處理方法與系統，將氣體分為兩路，其中一路為基準氣體氣路，另一路進入升溫單元或制冷單元，經升溫單元或制冷單元處理的氣體與所述基準氣體混合以完成所述溫度調節處理。本發明采用不同溫度狀態空氣混合的方法，實現空氣溫度的精確調節；系統簡單，調節方便。
文檔編號F24F5/00GK102679491SQ20121000705
公開日2012年9月19日 申請日期2012年1月11日 優先權日2012年1月11日
發明者朱萬鵬, 梁坤峰, 芮勝軍, 董彬, 高春艷 申請人:河南科技大學